一、引言

高速离心机是生物学、医学、化学、环境科学等实验教学中常用的精密仪器。其广泛应用于细胞组分分离、血浆制备、核酸提取、蛋白沉淀、微粒富集等教学项目。然而，高速离心机本身具有高速旋转、高能量释放、高安全风险的特性，若学生在操作过程中缺乏经验或规范意识不强，极易引发误操作、设备损坏，甚至造成人员伤害或实验失败。

本文从教学实践出发，系统梳理高速离心机在学生实验中容易出现的问题，按设备准备、样品装载、参数设定、运行监控、实验后处理、安全防护与维护管理等环节进行分类阐述，并给出防范建议，旨在提高实验教学质量与安全性，增强学生对精密仪器操作的规范意识。

二、实验准备环节常见问题

1. 忽略设备预热或未检查运行状态

部分高速离心机带有温控功能或需预热至设定温度后方可使用。学生由于经验不足，未阅读操作说明便匆忙启动，易导致温控异常、实验数据误差或冷凝水破坏电路。

防范建议：

• 操作前务必检查温度设定是否符合实验要求；

• 若使用冷冻离心机，提前预冷至目标温度；

• 检查前一次使用后的状态，如是否存在报警、残留异物等。

2. 转子未正确安装或型号不匹配

不同实验所需使用的转子类型差异较大（角转子、水平转子、适配器类型等），学生易混淆或安装错误，导致运行时发生偏心、卡滞或脱落。

防范建议：

• 上机前仔细确认实验所需离心力与转子规格；

• 安装时听到“咔哒”锁紧声后轻轻晃动转子，确认无晃动；

• 禁止使用非本机原装转子或未经验证的适配器。

3. 离心管材料与设备不兼容

学生未关注离心管材质（如聚丙烯PP、聚碳酸酯PC、玻璃）与高速离心机的最大容许转速/离心力是否匹配，使用玻璃管或低速塑料管易导致管体破裂。

防范建议：

• 查阅实验说明书或设备手册中推荐的离心管类型；

• 使用管体注明可耐受离心力（×g）的认证离心管；

• 禁止在高速状态下使用非实验专用容器如普通试管。

三、样品装载环节常见问题

1. 装载不对称造成离心失衡

学生在装管时常忽略平衡原则，仅对角或单侧装载样品，造成重心偏移，导致离心机剧烈震动甚至启动失败。

防范建议：

• 保证所有离心管对称装载，质量误差不超过0.1g；

• 使用电子天平对样品质量进行校准；

• 若样本数量为奇数，应使用等质量平衡管补位。

2. 离心管盖未盖紧或盖损坏

因操作不当或老化，离心管盖易松动或裂缝，学生忽视检查，在运行过程中样液飞溅，污染转子及腔体。

防范建议：

• 检查每只离心管是否盖紧，拧盖无误；

• 禁用老化、变形、表面裂纹的管盖；

• 如处理挥发性或高风险样品，应使用密封管并配套O型圈。

3. 样品液面过高或含气泡

学生对加样量缺乏控制，有时将离心管加满，或加样不稳产生气泡，在离心过程中可能引发管体膨胀或液体外泄。

防范建议：

• 样品液体应控制在离心管总容量的2/3以内；

• 加样后轻拍底部或轻晃以排出气泡；

• 对特别敏感样品可离心前轻微低速预离心进行液面平整处理。

四、参数设定与启动过程中的错误

1. 离心力与转速混淆

学生未能理解离心力（RCF，单位×g）与转速（RPM，单位转/分钟）之间的关系，导致设定错误，无法满足实验需求或超负荷运行。

防范建议：

• 教授学生使用RCF=1.12×r×(RPM/1000)²公式进行换算（r为半径）；

• 推荐优先使用RCF作为控制变量，避免单靠RPM设定；

• 配合转子铭牌或设备说明书中的换算表进行准确设置。

2. 时间设置不当

有些学生误将设定时间作为开机倒计时，或将长期程序错误调用至短时实验，造成样品过离心或反应时间不足。

防范建议：

• 操作前熟悉仪器面板逻辑，区分“设置时间”与“剩余时间”显示；

• 使用前清除历史程序缓存，重新设定时间；

• 短时离心（如30秒～1分钟）可采用“点动”功能或人工计时。

3. 未启用“软刹车”导致样品扰动

某些实验如细胞分离、密度梯度沉降，要求平稳加减速。学生默认快速刹车模式，使样品层次被扰乱。

防范建议：

• 讲解加/减速模式的重要性及具体适用场景；

• 特殊实验需设置加速/减速级别，避免液体冲击混合；

• 使用带有“渐停”功能的设备，并在设定前手动检查选项。

五、运行过程中的异常行为

1. 离心过程中频繁开盖尝试

部分学生因误操作或好奇，尝试在设备运行中打开盖板，极易造成机械故障或高速部件飞出带来人身伤害。

防范建议：

• 强调“运行中绝不能开盖”安全红线；

• 若确需中断，应先按暂停按钮，确认完全停机后再操作；

• 所有设备应配备防误开盖电子锁及状态显示灯。

2. 忽略设备异响或报警

高速离心机若出现震动、高频噪音或报警提示，常暗示设备故障或装载异常，部分学生因不懂原理继续运行，最终造成设备损坏。

防范建议：

• 培养学生“听声识故障”的基本能力；

• 设立操作异常报告表，操作时如有异常立即记录；

• 指导学生在出现警报时主动停止运行并报告指导教师。

六、离心结束后的错误操作

1. 未等待静止立即取样

部分学生在离心刚结束即打开盖板，未等待转子自然停转或残留气溶胶沉降，可能导致气溶胶吸入或样本扰动。

防范建议：

• 指导学生离心结束后至少等待3～5分钟再开盖；

• 操作含生物危险样品时，在生物安全柜中开管处理；

• 提醒学生勿用力摇晃离心管，以免再次混匀已分层样品。

2. 拆卸转子不当造成设备损伤

学生常不熟悉转子拆卸流程，粗暴用力或未松开固定装置即硬拉，容易划伤轴心、损坏螺纹或造成偏心。

防范建议：

• 制作图文并茂的转子拆装流程卡片供参考；

• 提前培训拆装步骤，特别是如何使用辅助工具或防滑手套；

• 严格要求卸载后立即清理转子与机舱残液，防止腐蚀。

七、安全防护意识薄弱的表现

1. 未配戴必要的个人防护装备

部分学生操作时未穿戴实验服、护目镜或手套，在实验中若样本破裂或离心管泄露，可能直接接触有害物质。

防范建议：

• 强制规定进入实验区须全套防护装备；

• 安排安全讲解课，结合事故案例增强防护意识；

• 设置“安全检查岗”，实验前互检防护装备穿戴是否规范。

2. 高风险样品未按生物安全规程处理

处理含病毒、病菌、血液样品时，部分学生不了解气溶胶风险，在普通实验台操作、开盖后立取，忽视感染防护。

防范建议：

• 明确哪些样品需在生物安全柜中处理；

• 使用密封吊篮转子并在结束后消毒清洁；

• 离心含危险生物材料后，要求填写污染风险记录。

八、仪器维护与管理失误

1. 忘记清洁残留样品

学生离心后常直接离开，未处理腔体内可能洒落的样液或溅出的蛋白质样本，长期堆积可能腐蚀转子或传感器。

防范建议：

• 实验教学中设定“清洁打卡”制度；

• 使用70%乙醇或稀释次氯酸钠溶液进行擦拭；

• 每周安排一次深度维护，定期更换密封圈、轴承润滑等。

2. 离心机使用未登记

实验室若采用开放式管理，未建立仪器使用登记制度，易导致设备过载、无人保养、故障追踪困难。

防范建议：

• 设置电子使用登记系统，记录时间、人员、样本类型等；

• 出现异常操作时可追责到个人，促使学生自我管理；

• 鼓励学生主动反馈设备异常，共同维护使用环境。

九、结语

高速离心机作为高风险高性能实验设备，学生在初次接触和实际使用中常常会因为认知不足、经验缺失或操作粗心导致各种问题的发生。本文从实际教学出发，系统总结了学生在操作过程中常见的错误行为及其潜在后果，涵盖了准备、装载、运行、拆卸、安全防护等多个关键环节。